一種乳液多維度快速制備微流控裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種乳液多維度快速制備微流控裝置，包括內(nèi)相毛細(xì)管、外相毛細(xì)管、壓縮毛細(xì)管以及分裂毛細(xì)管，所述內(nèi)相毛細(xì)管、外相毛細(xì)管、壓縮毛細(xì)管以及分裂毛細(xì)管同軸設(shè)置，所述內(nèi)相毛細(xì)管位于所述外相毛細(xì)管內(nèi)前端，所述壓縮毛細(xì)管位于所述外相毛細(xì)管內(nèi)中部，所述分裂毛細(xì)管位于所述外相毛細(xì)管內(nèi)后端，在所述內(nèi)相毛細(xì)管與壓縮毛細(xì)管之間間隔有一乳液形成段，所述分裂毛細(xì)管入口端連接在所述壓縮毛細(xì)管的出口端。本發(fā)明制備裝置通道簡單、搭建步驟少，不需要復(fù)雜的通道機(jī)械加工，可以在多維度實(shí)現(xiàn)單乳液、雙重乳液的分裂，在保證乳液產(chǎn)量、均勻性的條件下實(shí)現(xiàn)多維度乳液分裂并提高乳液產(chǎn)量。
【專利說明】
一種乳液多維度快速制備微流控裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及乳液制備裝置，具體涉及的是一種為提高乳液產(chǎn)量而設(shè)計(jì)的具有多維度、快速均勻制備乳液特征的玻璃毛細(xì)管微流控裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]乳液是一種高度結(jié)構(gòu)化的流體體系，按照組分不同可以分為:只有一相的單重乳液、具有兩相嵌套結(jié)構(gòu)的雙重乳液以及大于兩相的多重乳液。乳液被廣泛的應(yīng)用于藥物釋放、藥品輸運(yùn)、生物材料、生物化學(xué)以及化妝品產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域中。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)中對(duì)乳液品質(zhì)以及產(chǎn)量的要求越來越高。傳統(tǒng)的乳液制備方法，如攪拌法、膜乳化等，由于工藝和原理的限制，會(huì)造成原材料浪費(fèi)、制備效率低、乳液單分散性差等問題。
[0003]微流控是指一種精確操控微尺度(尤其指亞微米尺度)流體的技術(shù)，具有裝置體積小、液體流動(dòng)可控、消耗樣品和試劑量更少、易于操控、不易造成交叉污染等優(yōu)點(diǎn)。利用微流控技術(shù)的微通道裝置，能夠可控地制備各種形狀、結(jié)構(gòu)的功能性載體、還可以實(shí)現(xiàn)不同性質(zhì)的化學(xué)、生物樣品的封裝，已經(jīng)在基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、組合化學(xué)、藥物篩選和緩釋、細(xì)胞培養(yǎng)以及臨床診斷領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但是，采用微流控技術(shù)產(chǎn)生的乳液產(chǎn)量低，是限制微流控在快速制備乳液領(lǐng)域中應(yīng)用的最大障礙。
[0004]當(dāng)前主要采用乳液分裂的方法解決微流控中乳液產(chǎn)量低的問題。目前常用的乳液分裂方法主要有:T形通道、十字形通道、分支通道、平行分裂陣列等。然而這些通道是通過二維平面加工技術(shù)加工，例如表面化學(xué)蝕刻、激光蝕刻，這樣就需要對(duì)微流控通道進(jìn)行復(fù)雜的處理以保證通道的潤濕性。而且由于通道處于平面上，所以這種通道只能實(shí)現(xiàn)液滴的二維分裂。為此，迫切需要對(duì)基于微流控技術(shù)的乳液分裂方法進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，研制多維度、快速均勻分裂乳液的微流控裝置，從而提高乳液的制備效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有乳液分裂裝置通道處理復(fù)雜、乳液分裂維度受限，而提供了一種在保證乳液產(chǎn)量、均勻性的條件下實(shí)現(xiàn)多維度乳液分裂并提高乳液產(chǎn)量的微流控裝置。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:
一種乳液多維度快速制備微流控裝置，其特征在于:包括內(nèi)相毛細(xì)管、外相毛細(xì)管、壓縮毛細(xì)管以及分裂毛細(xì)管，所述內(nèi)相毛細(xì)管、外相毛細(xì)管、壓縮毛細(xì)管以及分裂毛細(xì)管同軸設(shè)置，所述內(nèi)相毛細(xì)管位于所述外相毛細(xì)管內(nèi)前端，所述壓縮毛細(xì)管位于所述外相毛細(xì)管內(nèi)中部，所述分裂毛細(xì)管位于所述外相毛細(xì)管內(nèi)后端，在所述內(nèi)相毛細(xì)管與壓縮毛細(xì)管之間間隔有一乳液形成段，所述分裂毛細(xì)管入口端連接在所述壓縮毛細(xì)管的出口端。
[0007]在所述外相毛細(xì)管內(nèi)前端還設(shè)置有一與所述內(nèi)相毛細(xì)管同軸的中間相毛細(xì)管，該中間相毛細(xì)管的出口端位于所述第一乳液形成段，在所述中間相毛細(xì)管與所述壓縮毛細(xì)管之間間隔有第二乳液形成段。
[0008]所述內(nèi)相毛細(xì)管的流出端和中間相毛細(xì)管的流出端均為尖頭形。
[0009]所述分裂毛細(xì)管為用于一分二的Θ形分裂毛細(xì)管或用于一分三的三通道分裂毛細(xì)管。
[0010]所述內(nèi)相毛細(xì)管的內(nèi)徑為外相毛細(xì)管的內(nèi)徑的1/3—2/3;所述壓縮毛細(xì)管的外徑等于外相毛細(xì)管的內(nèi)徑且壓縮毛細(xì)管的內(nèi)徑為外徑的1/2;分裂毛細(xì)管的外徑等于所述外相毛細(xì)管的內(nèi)徑。
[0011]所述內(nèi)相毛細(xì)管的內(nèi)徑為中間相毛細(xì)管內(nèi)徑的1/3—2/3;中間相毛細(xì)管的內(nèi)徑為外相毛細(xì)管內(nèi)徑的1/3—2/3 ο
[0012]所述內(nèi)相毛細(xì)管、外相毛細(xì)管、中間相毛細(xì)管、壓縮毛細(xì)管以及分裂毛細(xì)管均為玻璃毛細(xì)管。
[0013]有益效果:
本發(fā)明涉及的一種乳液多維度快速制備微流控裝置，所述的乳液多維度快速制備微流控裝置通道簡單、搭建步驟少，可以在多維度實(shí)現(xiàn)單乳液、雙重乳液的分裂，在保證乳液產(chǎn)量、均勻性的條件下實(shí)現(xiàn)多維度乳液分裂并提高乳液產(chǎn)量。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明一種乳液多維度快速制備微流控裝置用于單乳液一分二的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明一種乳液多維度快速制備微流控裝置用于單乳液一分三的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3是本發(fā)明一種乳液多維度快速制備微流控裝置用于雙乳液一分二的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4是本發(fā)明一種乳液多維度快速制備微流控裝置用于雙乳液一分三的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中1.內(nèi)相進(jìn)液裝置;2.外相進(jìn)液裝置;3.中間相進(jìn)液裝置;4.內(nèi)相毛細(xì)管;5.夕卜相毛細(xì)管;6.壓縮毛細(xì)管;7.Θ形分裂毛細(xì)管;8.三通道分裂毛細(xì)管;9.中間相毛細(xì)管。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)例進(jìn)行更進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能夠更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解:
圖1給出了一種乳液多維度快速制備微流控裝置用于單乳液一分二的結(jié)構(gòu)示意圖，具體結(jié)構(gòu)包括內(nèi)相進(jìn)液裝置I;外相進(jìn)液裝置2 ；內(nèi)相毛細(xì)管4 ；外相毛細(xì)管5 ；壓縮毛細(xì)管6 ； Θ形分裂毛細(xì)管7等主要組成部分。內(nèi)相毛細(xì)管4外套有外相毛細(xì)管5;內(nèi)相毛細(xì)管4形成內(nèi)相流體流通管道，內(nèi)相毛細(xì)管4的流出端口為尖頭形并位于外相毛細(xì)管5;外相毛細(xì)管5形成外相流體流通管道;壓縮毛細(xì)管6緊密嵌套于外相毛細(xì)管5中；Θ形分裂毛細(xì)管7于壓縮毛細(xì)管5緊密相鄰，并套裝于外相毛細(xì)管5中；內(nèi)、外相流體的流向相同，內(nèi)相毛細(xì)管4、外相毛細(xì)管5的流入端分別與內(nèi)相進(jìn)液裝置1、所述的外相進(jìn)液裝置2連通。
[0020]其中，內(nèi)相毛細(xì)管4的內(nèi)徑為外相毛細(xì)管5的內(nèi)徑的1/3—2/3;內(nèi)相毛細(xì)管4的直徑小于外相毛細(xì)管5的直徑;壓縮毛細(xì)管6的外徑等于外相毛細(xì)管5的內(nèi)徑且壓縮毛細(xì)管6的內(nèi)徑為外徑的1/2;的Θ形分裂毛細(xì)管7的外徑等于外相毛細(xì)管5的內(nèi)徑；內(nèi)相毛細(xì)管4、所外相毛細(xì)管5、壓縮毛細(xì)管6以及Θ形分裂毛細(xì)管7均為玻璃毛細(xì)管；內(nèi)相進(jìn)液裝置1、外相進(jìn)液2包括注射栗和注射器連接針頭，注射栗通過導(dǎo)管與注射器連接針頭接通，注射提連接針頭通過導(dǎo)管與內(nèi)相毛細(xì)管4、外相毛細(xì)管5連通；內(nèi)相流體為油相;外相流體為水相。
[0021]圖2給出了一種乳液多維度快速制備微流控裝置用于單乳液一分三的結(jié)構(gòu)示意圖，具體結(jié)構(gòu)包括內(nèi)相進(jìn)液裝置I;外相進(jìn)液裝置2;內(nèi)相毛細(xì)管4;外相毛細(xì)管5;壓縮毛細(xì)管6;三通道分裂毛細(xì)管8等主要組成部分。內(nèi)相毛細(xì)管4外套有外相毛細(xì)管5;內(nèi)相毛細(xì)管4形成內(nèi)相流體流通管道，內(nèi)相毛細(xì)管4的流出端口為尖頭形并位于外相毛細(xì)管5;外相毛細(xì)管5形成外相流體流通管道;壓縮毛細(xì)管6緊密嵌套于外相毛細(xì)管5中；三通道分裂毛細(xì)管8于壓縮毛細(xì)管5緊密相鄰，并套裝于外相毛細(xì)管5中；內(nèi)、外相流體的流向相同，內(nèi)相毛細(xì)管4、外相毛細(xì)管5的流入端分別與內(nèi)相進(jìn)液裝置1、外相進(jìn)液裝置2連通。
[0022]其中，內(nèi)相毛細(xì)管4的內(nèi)徑為外相毛細(xì)管5的內(nèi)徑的1/3—2/3;內(nèi)相毛細(xì)管4的直徑小于外相毛細(xì)管5的直徑;壓縮毛細(xì)管6的外徑等于外相毛細(xì)管5的內(nèi)徑且壓縮毛細(xì)管6的內(nèi)徑為外徑的1/2;三通道分裂毛細(xì)管8的外徑等于外相毛細(xì)管5的內(nèi)徑；內(nèi)相毛細(xì)管4、外相毛細(xì)管5、壓縮毛細(xì)管6、三通道分裂毛細(xì)管8均為玻璃毛細(xì)管；內(nèi)相進(jìn)液裝置1、外相進(jìn)液2包括注射栗和注射器連接針頭，注射栗通過導(dǎo)管與注射器連接針頭接通，注射提連接針頭通過導(dǎo)管與內(nèi)相毛細(xì)管4、外相毛細(xì)管5連通；內(nèi)相流體為油相;外相流體為水相。
[0023]圖3給出了一種乳液多維度快速制備微流控裝置用于雙重乳液一分二的結(jié)構(gòu)示意圖，具體結(jié)構(gòu)包括內(nèi)相進(jìn)液裝置I;外相進(jìn)液裝置2 ；中間相進(jìn)液裝置3 ；內(nèi)相毛細(xì)管4 ；外相毛細(xì)管5;壓縮毛細(xì)管6; Θ形分裂毛細(xì)管7 ;中間相毛細(xì)管9等主要組成部分。內(nèi)相毛細(xì)管4外套有中間相毛細(xì)管9;中間相毛細(xì)管9外套有外相毛細(xì)管5;內(nèi)相毛細(xì)管4形成內(nèi)相流體流通管道，內(nèi)相毛細(xì)管4的流出端口為尖頭形并位于中間相毛細(xì)管9;中間相毛細(xì)管9形成中間相流體流通管道，中間相毛細(xì)管9的流出端口為尖頭形并位于外相毛細(xì)管5;外相毛細(xì)管5形成外相流體流通管道;壓縮毛細(xì)管6緊密嵌套于外相毛細(xì)管5中；Θ形分裂毛細(xì)管7于所述的壓縮毛細(xì)管5緊密相鄰，并套裝于外相毛細(xì)管5中；內(nèi)、中間、外相流體的流向相同，內(nèi)相毛細(xì)管4、外相毛細(xì)管5、中間相毛細(xì)管9的流入端分別與內(nèi)相進(jìn)液裝置1、外相進(jìn)液裝置2、中間相進(jìn)液裝置3連通。
[0024]其中，內(nèi)相毛細(xì)管4的內(nèi)徑為中間相毛細(xì)管9內(nèi)徑的1/3—2/3;中間相毛細(xì)管9為外相毛細(xì)管5的內(nèi)徑的1/3—2/3;內(nèi)相毛細(xì)管4的直徑小于中間相毛細(xì)管9的直徑；中間相毛細(xì)管9的直徑小于外相毛細(xì)管5的直徑;壓縮毛細(xì)管6的外徑等于外相毛細(xì)管5的內(nèi)徑且壓縮毛細(xì)管6的內(nèi)徑為外徑的1/2;θ形分裂毛細(xì)管7的外徑等于外相毛細(xì)管5的內(nèi)徑；內(nèi)相毛細(xì)管4、外相毛細(xì)管5、中間相毛細(xì)管9、壓縮毛細(xì)管6以及Θ形分裂毛細(xì)管7均為玻璃毛細(xì)管；內(nèi)相進(jìn)液裝置1、外相進(jìn)液2和中間相進(jìn)液裝置3包括注射栗和注射器連接針頭，注射栗通過導(dǎo)管與注射器連接針頭接通，注射提連接針頭通過導(dǎo)管與內(nèi)相毛細(xì)管4、外相毛細(xì)管5、中間相毛細(xì)管9連通；內(nèi)相流體為油相；中間相流體為油相;外相流體為水相。
[0025]圖3給出了一種乳液多維度快速制備微流控裝置用于雙重乳液一分三的結(jié)構(gòu)示意圖，具體結(jié)構(gòu)包括內(nèi)相進(jìn)液裝置I;外相進(jìn)液裝置2 ；中間相進(jìn)液裝置3 ；內(nèi)相毛細(xì)管4 ；外相毛細(xì)管5;壓縮毛細(xì)管6;三通道分裂毛細(xì)管8;中間相毛細(xì)管9等主要組成部分。內(nèi)相毛細(xì)管4外套有中間相毛細(xì)管9;中間相毛細(xì)管9外套有外相毛細(xì)管5;內(nèi)相毛細(xì)管4形成內(nèi)相流體流通管道，內(nèi)相毛細(xì)管4的流出端口為尖頭形并位于中間相毛細(xì)管9;中間相毛細(xì)管9形成中間相流體流通管道，中間相毛細(xì)管9的流出端口為尖頭形并位于外相毛細(xì)管5;外相毛細(xì)管5形成外相流體流通管道;壓縮毛細(xì)管6緊密嵌套于外相毛細(xì)管5中；三通道分裂毛細(xì)管8與壓縮毛細(xì)管5緊密相鄰，并套裝于外相毛細(xì)管5中；內(nèi)、中間、外相流體的流向相同，內(nèi)相毛細(xì)管4、外相毛細(xì)管5以及中間相毛細(xì)管9的流入端分別與內(nèi)相進(jìn)液裝置1、外相進(jìn)液裝置2以及中間相進(jìn)液裝置3連通。
[0026]其中，內(nèi)相毛細(xì)管4的內(nèi)徑為中間相毛細(xì)管9內(nèi)徑的1/3—2/3;中間相毛細(xì)管9為外相毛細(xì)管5的內(nèi)徑的1/3—2/3;內(nèi)相毛細(xì)管4的直徑小于中間相毛細(xì)管9的直徑；中間相毛細(xì)管9的直徑小于外相毛細(xì)管5的直徑;壓縮毛細(xì)管6的外徑等于外相毛細(xì)管5的內(nèi)徑且壓縮毛細(xì)管6的內(nèi)徑為外徑的1/2;三通道分裂毛細(xì)管8的外徑等于外相毛細(xì)管5的內(nèi)徑；內(nèi)相毛細(xì)管4、外相毛細(xì)管5、中間相毛細(xì)管9、壓縮毛細(xì)管6以及三通道分裂毛細(xì)管8均為玻璃毛細(xì)管；內(nèi)相進(jìn)液裝置1、外相進(jìn)液2以及中間相進(jìn)液裝置3包括注射栗和注射器連接針頭，注射栗通過導(dǎo)管與注射器連接針頭接通，注射提連接針頭通過導(dǎo)管與內(nèi)相毛細(xì)管4、外相毛細(xì)管5以及中間相毛細(xì)管9連通；內(nèi)相流體為油相；中間相流體為油相;外相流體為水相。
[0027]一種乳液多維度快速制備微流控裝置制備乳液的具體實(shí)施步驟:
(I)配制相關(guān)溶液，針對(duì)單乳液，內(nèi)相可選用乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)，外相可選用2%的PVA水溶液;針對(duì)雙重乳液，內(nèi)相可選用粘度為0.65CS的二甲基硅油，中間相可選用ETPTA，外相可選用2%的PVA水溶液。
[0028](2)將配制的溶液對(duì)應(yīng)內(nèi)相、中間相、外相流通道注入，并調(diào)節(jié)相流量，獲得穩(wěn)定的單乳液或者雙重乳液。
[0029](3)對(duì)生成的乳液進(jìn)行收集，獲得分裂后的單乳液或者雙重乳液。
[0030]實(shí)例1:采用圖1所示的微流控裝置并按照實(shí)施步驟實(shí)施，實(shí)現(xiàn)單乳液一分二。
[0031]實(shí)例2:采用圖2所示的微流控裝置并按照實(shí)施步驟實(shí)施，實(shí)驗(yàn)單乳液一分三。
[0032]實(shí)例3:采用圖3所示的微流控裝置并按照實(shí)施步驟實(shí)施，實(shí)驗(yàn)雙重乳液一分二。
[0033]實(shí)例4:采用圖4所示的微流控裝置并按照實(shí)施步驟實(shí)施，實(shí)現(xiàn)雙重乳液一分三。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種乳液多維度快速制備微流控裝置，其特征在于:包括內(nèi)相毛細(xì)管、外相毛細(xì)管、壓縮毛細(xì)管以及分裂毛細(xì)管，所述內(nèi)相毛細(xì)管、外相毛細(xì)管、壓縮毛細(xì)管以及分裂毛細(xì)管同軸設(shè)置，所述內(nèi)相毛細(xì)管位于所述外相毛細(xì)管內(nèi)前端，所述壓縮毛細(xì)管位于所述外相毛細(xì)管內(nèi)中部，所述分裂毛細(xì)管位于所述外相毛細(xì)管內(nèi)后端，在所述內(nèi)相毛細(xì)管與壓縮毛細(xì)管之間間隔有一第一乳液形成段，所述分裂毛細(xì)管入口端連接在所述壓縮毛細(xì)管的出口端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳液多維度快速制備微流控裝置，其特征在于:在所述外相毛細(xì)管內(nèi)前端還設(shè)置有一與所述內(nèi)相毛細(xì)管同軸的中間相毛細(xì)管，該中間相毛細(xì)管的出口端位于所述第一乳液形成段，在所述中間相毛細(xì)管與所述壓縮毛細(xì)管之間間隔有第二乳液形成段。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的乳液多維度快速制備微流控裝置，其特征在于:所述內(nèi)相毛細(xì)管的流出端和中間相毛細(xì)管的流出端均為尖頭形。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的乳液多維度快速制備微流控裝置，其特征在于:所述分裂毛細(xì)管為用于一分二的Θ形分裂毛細(xì)管或用于一分三的三通道分裂毛細(xì)管。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的乳液多維度快速制備微流控裝置，其特征在于:所述內(nèi)相毛細(xì)管的內(nèi)徑為外相毛細(xì)管的內(nèi)徑的1/3—2/3;所述壓縮毛細(xì)管的外徑等于外相毛細(xì)管的內(nèi)徑且壓縮毛細(xì)管的內(nèi)徑為外徑的1/2;分裂毛細(xì)管的外徑等于所述外相毛細(xì)管的內(nèi)徑。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的乳液多維度快速制備微流控裝置，其特征在于:所述內(nèi)相毛細(xì)管的內(nèi)徑為中間相毛細(xì)管內(nèi)徑的1/3—2/3;中間相毛細(xì)管的內(nèi)徑為外相毛細(xì)管內(nèi)徑的I/3—2/3 ο7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的乳液多維度快速制備微流控裝置，其特征在于:所述內(nèi)相毛細(xì)管、外相毛細(xì)管、中間相毛細(xì)管、壓縮毛細(xì)管以及分裂毛細(xì)管均為玻璃毛細(xì)管。
【文檔編號(hào)】B01L3/00GK105921188SQ201610396388
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日
【發(fā)明人】趙遠(yuǎn)錦, 高崴, 張程賓, 陳永平
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)